带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置及方法和焊接装置制造方法及图纸

带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，包括主控制器、温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪；温度检测装置获取的温度场信息中包括目标电子线路板卡各焊点和各元器件的温度信息；主控制器接收温度控制指令，控制温度控制装置调整焊接观察模拟装置内的温度；3D视觉测量仪获取焊接过程中焊接观察模拟装置内的目标电子线路板卡的3D测量影像。依据3D测量影像获取焊接过程中电子线路板卡的尺寸变化信息；并根据尺寸变化调整焊接观察模拟装置内的温度场变化曲线，使温度场变化曲线调整到适宜焊接的状态。使试制新电子线路板卡的焊接效率和质量大大提升，特别适用于小批量定制化的电子线路板卡的焊接。

【技术实现步骤摘要】
带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置及方法和焊接装置
本专利技术涉及电子线路板卡焊接装备领域，具体涉及一种焊接观察模拟装置和方法及装备有焊接观察模拟装置的SMT回流焊接装置。
技术介绍
SMT(表面贴装技术)是广泛应用于微电子与半导体封装的现代工艺技术，线路板经锡膏印刷，表面贴片和热风回流焊接线路板，或者其他烤箱加热使元器件焊接在线路板的焊盘上。现有技术中的SMT回流焊接装置通常主要聚焦于进行各区域温度的控制。由于回流过程中焊盘和元器件是由热风来加热，其升温过程受到诸如回流焊性能、元器件大小、焊盘和线路板材质等诸多因素的影响，使得一线工艺工程师只能根据所使用锡膏的温度回流曲线的要求设置回流焊的各上下温区温度，经过多次的试板，经线路板的功能测试等技术手段来确定某型线路板对于某种锡膏的特定温度回流曲线，而对应于各线路板上特定焊点和元器件在回流过程中的实际温度变化曲线，一直是SMT工艺中“黑箱”，是SMT工业中一线工程师的盲点。尤其是无法高效地面对5G和AI时代的小批量，多品种的线路板SMT工艺。因此准确测定线路板上焊点和元器件在回流过程中温度变化，显得特别重要，申请号为CN2O12748975.9，申请名称为“回流焊机及其测温系统”的专利申请中，提出了一种对回流元件的实际温度的测试方法，但只是简单记录了元器件在线路板上的温度变化，并没有具有对应工业回流焊接过程的模拟功能。本专利技术针对SMT行业的这一痛点，专利技术了SMT回流过程的观察模拟装置和SMT回流焊接模拟方法，为我国SMT行业工艺的精确化，高效化提供了创新的方法和工具。本申请中的焊接观察模拟装置，首先提出对SMT回流焊接过程先行模拟，以尝试获取适宜目标电子线路板卡的最佳回流焊接温度曲线；借助各种装备获取目标电子线路板卡的状态信息，并将这些状态信息和温度信息进行综合，输出适宜的回流焊接温度曲线。现有技术中，也有些SMT焊接装置设置有一些观察装置如高速摄像装置获取焊接过程中的影像；但是这些影像的质量不足以用于目标电子线路板卡的尺寸变化的监控，尤其是局部的焊点和元器件的状态变化。现有技术中，如高速摄像装置获取焊接过程中的影像，通常是在焊接过程中或焊接完成后，由人工介入观察和分析才能知道焊接过程中电子线路板的状态变化。无法通过这些影像数据进行实时的焊接观察模拟装置内部的温度调控；因此当一个新的电子线路板卡进行焊接时，往往需要反复多次经历焊接观察过程才能获得较为理想的焊接观察模拟装置的温度控制曲线。焊接观察过程在新电子线路板卡焊接试制的过程时间较长，生产效率较低。对于大批量的电子线路板卡的生产，在批量生产之前进行这样的调整是时间和成本允许的。然而，现有技术的生产效率和成本显然不能满足个性化小批量高质量低成本的定制化电子线路板卡的制造需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术方案在个性化小批量高质量低成本的定制化电子线路板卡制造中的不足，而提出了一种能进行焊接状态监控的焊接观察模拟装置以及焊接观察模拟方法和SMT回流焊接装置，能在焊接过程中全面掌握温度场信息和尺寸信息，并能对上述信息进行综合分析利用，直接完成焊接温度闭环调整过程，大大提高了电子线路板卡的生产效率，节省了电子线路板卡试制的成本。本申请解决上述技术问题的技术方案是一种焊接观察模拟装置，包括主控制器、温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪；温度检测装置、温度控制装置、3D视觉测量仪和高速摄像装置分别与主控制器电信号连接并受控于主控制器；温度检测装置用于获取焊接观察模拟装置内的温度场信息，温度场信息中包括目标电子线路板卡各焊点和各元器件的温度信息；温度控制装置用于控制焊接观察模拟装置内的温度；主控制器接收温度控制指令，并依据温度控制指令,控制温度控制装置调整焊接观察模拟装置内的温度；3D视觉测量仪，用于获取焊接过程中焊接观察模拟装置内的目标电子线路板卡的3D测量影像。3D视觉测量仪获取目标电子线路板卡的3D测量影像，使目标电子线路板卡的状态信息更精确，能细致观察到每个焊点和每个元器件在焊接过程中的状态变化；同样温度场的信息也能全面获取，细致到每个焊点和每个元器件所在位置的温度；这样的影像信息和温度信息的获取，为精准定位到每个焊点和每个元器件的状态与温度之间的关系提供了基础。3D视觉测量仪，连续或定期检测获取焊接过程中目标电子线路板卡的3D测量影像；主控制器依据3D视觉测量仪所获取多个时刻的目标电子线路板卡的3D测量影像；计算目标电子线路板卡尺寸变化信息；并向外输出目标电子线路板卡尺寸变化信息；目标电子线路板卡尺寸变化信息包括目标电子线路板卡上各焊点和各元器件的尺寸变化信息。连续或定期获取的目标电子线路板卡的3D测量影像，提供了不同时间点的3D测量影像。通过不同时间点的3D测量影像信息，可以获知经历一段时间后目标电子线路板卡的上各焊点和各元器件的状态变化。这些变化中，有些不仅肉眼可见，为人为参与分析提供了素材。有些变化还能通过主控器或其他计算机进行数字化计算获取更精准的尺寸变化信息数据。尺寸变化信息数据包括了焊点的体积变化信息、面积变化信息，或元器件的位置状态信息；信息数据对应了焊点在焊接熔融过程中焊点和元器件的具体状态变化，通常这些状态变化都是由于温度作用引起的。因此当出现尺寸变化信息数据异常，如设定时间内某一尺寸数据变化超过阈值时，往往对应了焊接装置内的温度管理异常。这些数据为后续的温度调整提供了准确的数据化依据。3D视觉测量仪获取的目标电子线路板卡3D测量影像包括目标电子线路板卡在空间三轴方向的尺寸信息；目标电子线路板卡尺寸变化信息包括空间三轴方向的尺寸变化信息；所述3D视觉测量仪获取的3D测量影像中尺寸的精度范围是1微米至20微米。空间三轴方向的尺寸信息可以更全面地在各个空间维度上获取目标电子线路板卡上焊点和元器件的状态信息；3D测量影像中尺寸的精度范围是1微米至20微米，意味着可以进行微米级的观察和精细化调整。3D视觉测量仪获取的3D测量影像是具有3D特征数据，使后续的主控器或其他电子计算设备能利用这些3D视觉测量特征数据获取目标电子线路板卡上的特征变化。这些特征变化包括目标电子线路板卡整体三维尺寸的变化；目标电子线路板卡上各个各元器件三维尺寸的变化；目标电子线路板卡上各焊点的尺寸变化。目标电子线路板卡整体三维尺寸的变化；目标电子线路板卡上各个各元器件三维尺寸的变化可以获知焊接温度对板卡和各元器件的影响；各焊点的尺寸的变化可以获知焊料在焊接过程中的变化，包括焊料的熔融状态。三维尺寸变化信息，可以精确到各个不同维度上的尺寸测量。相应地，能在不同的空间维度上进行尺寸变化管控和温度变化管控。能更加立体化地通过温度管理来进行尺寸变化的管理。主控制器根据收到的目标电子线路板卡的3D测量影像或目标电子线路板卡的尺寸变化信息，以及焊接观察模拟装置内的温度场信息，进行目标电子线路板卡的3D测量影像和温度场信息的匹配运算；当目标电子线路板卡的尺寸变化大于设定的焊接尺寸变化阈值，主控制器计算获取温度场目标调控温度，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，/n包括主控制器、温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪；/n温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪分别与主控制器电信号连接，并受控于主控制器；/n温度检测装置用于获取焊接观察模拟装置内的温度场信息，温度场信息中包括目标电子线路板卡各焊点和各元器件的温度信息；/n温度控制装置用于控制焊接观察模拟装置内的温度；/n主控制器接收温度控制指令，并依据温度控制指令,让温度控制装置调整焊接观察模拟装置内的温度；/n在焊接过程中，3D视觉测量仪，用于获取焊接观察模拟装置内的目标电子线路板卡的3D测量影像。/n

【技术特征摘要】
1.一种带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
包括主控制器、温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪；
温度检测装置、温度控制装置和3D视觉测量仪分别与主控制器电信号连接，并受控于主控制器；
温度检测装置用于获取焊接观察模拟装置内的温度场信息，温度场信息中包括目标电子线路板卡各焊点和各元器件的温度信息；
温度控制装置用于控制焊接观察模拟装置内的温度；
主控制器接收温度控制指令，并依据温度控制指令,让温度控制装置调整焊接观察模拟装置内的温度；
在焊接过程中，3D视觉测量仪，用于获取焊接观察模拟装置内的目标电子线路板卡的3D测量影像。


2.根据权利要求1所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
3D视觉测量仪，连续或定期检测获取焊接过程中目标电子线路板卡的3D测量影像；
主控制器依据3D视觉测量仪所获取多个时刻的目标电子线路板卡的3D测量影像，计算目标电子线路板卡尺寸变化信息，并向外输出目标电子线路板卡尺寸变化信息；目标电子线路板卡尺寸变化信息包括目标电子线路板卡上各焊点和各元器件的尺寸变化信息。


3.根据权利要求2所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
3D视觉测量仪获取的目标电子线路板卡的3D测量影像中包括目标电子线路板卡在空间三轴方向的尺寸信息；目标电子线路板卡尺寸变化信息包括空间三轴方向的尺寸变化信息；
所述3D视觉测量仪获取的3D测量影像中尺寸的精度范围是1微米至20微米。


4.根据权利要求2所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
主控制器根据收到的目标电子线路板卡的3D测量影像或目标电子线路板卡的尺寸变化信息，以及焊接观察模拟装置内的温度场信息，进行目标电子线路板卡的3D测量影像和温度场信息的匹配运算；
当目标电子线路板卡的尺寸变化大于设定的焊接尺寸变化阈值，主控制器计算获取温度场目标调控温度，并向温度控制装置输出调整温度控制指令，温度控制装置调整焊接观察模拟装置内的温度达到温度场目标调控温度。


5.根据权利要求1所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
还包括高速摄像装置，用于获取焊接过程中焊接观察模拟装置内的目标电子线路板卡外部视觉影像；目标电子线路板卡的外部视觉影像信息中包括目标电子线路板卡上各焊点和各元器件的视觉测量影像；
高速摄像装置，连续获取焊接过程中目标电子线路板卡外部视觉测量影像；主控制器依据高速摄像装置所获取多个时刻的目标电子线路板卡各焊点和各元器件的外部视觉测量影像；计算目标电子线路板卡各焊点尺寸变化信息和面积变化信息，及计算目标电子线路板卡各元器件尺寸变化信息和状态变化信息。


6.根据权利要求1所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
所述温度控制装置包括可调温热风发生器、热风通道和热风回流通道；可调温热风发生器和主控制器电信号连接，并接受主控制器的控制；
热风通道的一端和焊接观察模拟装置的内部空间联通，热风通道的另一端与可调温热风发生器联通；可调温热风发生器输出温度可调节的热空气，热空气经由热风通道进入焊接观察模拟装置内部，热空气从焊接观察模拟装置内流出后经由热风回流通道进入可调温热风发生器。


7.根据权利要求6所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
所述可调温热风发生器采用氮气或空气作为气源；在热风通道和/或热风回流通道上设置有微量氧分析仪，用于监控热风通道和/或热风回流通道中气体的氧含量。


8.根据权利要求1所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置，其特征在于，
所述带3D视觉测量仪的焊接观察模拟装置为真空焊接观察模拟装置；
所述真空焊接观察模拟装置还包括抽真空通道和真空泵；
真空泵用于将焊接观察模拟装置内部空间抽成负压真空状态；
抽真空通道的一端和焊接观察模拟装置内部空间联通，抽真空通道的另一端与真空泵的抽气端联通。


9.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英勇，
申请(专利权)人：深圳市华瑞自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44